Aplicación de recubrimientos cerámicos avanzados en materiales de moldes

- May 06, 2019-

Aplicación de recubrimientos cerámicos avanzados en materiales de moldes.

 

Die es la herramienta que convierte el blanco en una forma y tamaño específicos bajo la acción de una fuerza externa. Se puede decir que no hay moho, no hay una industria moderna, el nivel de desarrollo de la industria del molde es un indicador clave para medir el nivel de la industria manufacturera de todo el país, por lo que también se la conoce como la "madre de la industria". En electrónica, automóviles, motores, aparatos eléctricos, instrumentos, medidores, electrodomésticos y productos de comunicaciones, entre el 60 y el 80 por ciento de las piezas dependen de la formación de moldes. La alta precisión, alta complejidad, alta consistencia, alta productividad y bajo consumo de moldes son incomparables con otros métodos de fabricación. Por ejemplo, en el automóvil más común, las partes de cubierta de automóvil formadas por troquelado, las partes interiores de automóvil formadas por moldeo por inyección, y varias partes de transmisión de motor formadas por forja de precisión muestran la precisión y eficiencia de la industria del molde.

 

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Fig.1 el nuevo molde de yinbaoshan aplicado en Peugeot 3008 (fuente de la imagen: nuevo molde de yinbaoshan)

 

Sin embargo, el procesamiento tradicional del molde generalmente se lleva a cabo en ambientes hostiles, temperatura alterna, condiciones de tensión que hacen que el molde sea propenso a diversos daños por fatiga; Además, la severa fricción entre el flujo de plástico metálico y la cavidad del molde hace que el desgaste del molde se convierta en una de las formas de falla importantes. Por lo tanto, el desarrollo de una nueva dureza alta, alta resistencia al desgaste, alta resistencia del material del molde ha sido relacionado.

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Figura 2 jiangsu senwei forja piezas de automóviles de precisión producidas por un proceso de extrusión en bloque, que puede procesar varias piezas de formas complejas, pero alta temperatura de deformación y fuerza de formación, lo que plantea grandes desafíos para los materiales de moldes
(Foto por sen wei forja de precisión)

 

Desde la década de 1990, las cerámicas de carburo de boro se han utilizado en materiales de moldes en China. La matriz de extracción de carburo de boro desarrollada por el instituto de investigación de carburo de boro mudanjiang está hecha de polvo de carburo de boro con alta pureza y tamaño de partícula ultrafino, que se presiona a alta temperatura y alta presión. Tiene una gran dureza y buena resistencia a la abrasión y se puede utilizar como el componente principal resistente al desgaste de los equipos de estirado en la industria del cable.

 

Sin embargo, los materiales cerámicos tienen una alta dureza, resistencia a altas temperaturas, moldes antiadherentes y otras ventajas al mismo tiempo, la aplicación de la mayor dificultad es la fragilidad de la cerámica, como material quebradizo, su resistencia a la fractura es baja, casi no puede resistir la tensión de tracción, este defecto limita su aplicación como un molde completo. Para resolver este problema, los materiales cerámicos se pueden combinar con materiales metálicos para garantizar una alta dureza y resistencia al desgaste, así como una buena plasticidad y resistencia de los materiales metálicos. También se puede usar como material de revestimiento de superficie, que se adhiere a la superficie de los materiales de moldes tradicionales para formar un molde "resistente exterior pero resistente". Estos dos métodos de "aprender unos de otros" han sido ampliamente utilizados.

 

Molde cermet

En 2017, xiong wei y sus colegas en el Instituto de Ciencia Mecánica de Jiangxi presentaron un molde de metal-cerámica mediante un proceso de extrusión en caliente. En este estudio, W, Ti y otros carburos metálicos se agregan a la mezcla de materiales metal-cerámicos. Después del prensado en seco, el prensado isostático en frío, la sinterización a presión, el procesamiento mecánico y otros procesos, se desarrolla una nueva generación de matriz de extrusión en caliente de metal-cerámica w-ti, que rompe con la tecnología tradicional de producción de matriz de extrusión en caliente con acero de alta aleación. Los resultados de las pruebas muestran que la vida útil de la matriz de extrusión en caliente w-ti es 7.5 veces mayor que la del acero aleado tradicional.

 

 

(Consejo: el proceso de extrusión requiere un molde muy alto, y la presión de extrusión común está por encima de 2000 MPa. Por lo tanto, la investigación sobre nuevos materiales de moldes, la literatura relevante a menudo se basa en el desarrollo de nuevos materiales de moldes de extrusión. La extrusión en masa inicial del acero se ha considerado difícil de lograr, porque debe haber una resistencia ultraalta del material del molde para soportar una presión de extrusión tan grande, la extrusión en frío por primera vez La producción en masa de piezas de acero es la Segunda Guerra Mundial, Alemania utilizó una nueva aleación de acero para herramientas. y la tecnología de fosfatación saponificación a lograr. La extrusión tradicional se realiza a temperatura ambiente. En los últimos años, algunos materiales de alta resistencia deben comprimirse a alta temperatura, lo que plantea mayores requisitos para los materiales de moldes.

 

 

Además, los primeros estudios generalmente utilizaron el método de sinterización en caliente para preparar cermet, que usaba partículas de metal para endurecer el molde cerámico de alúmina para superar la fragilidad de los materiales cerámicos. Además de la tecnología de endurecimiento de las cerámicas de alúmina, Central South University, junto con la corporación de aluminio de China, ha desarrollado un nuevo material de molde que utiliza Ti metálico para reforzar las cerámicas de nitruro de silicio, y cree que el nitruro de silicio tiene mejor dureza al rojo, resistencia al desgaste y es más amplio. Tiene propiedades mecánicas que el óxido de aluminio y es uno de los materiales más idóneos para la fabricación de moldes de extrusión en caliente.

 

Un revestimiento cerámico que es duro por fuera pero duro por dentro.

 

En comparación con la investigación y el desarrollo de nuevos materiales de molde de cermet, la teoría del revestimiento cerámico es más simple y el costo operativo real es menor. Los métodos actuales incluyen la deposición química de vapor (CVD) y la deposición física de vapor (PVD), la última de las cuales se usa más ampliamente. La tecnología PVD es una tecnología de descarga de arco con baja tensión y gran corriente en condiciones de vacío, que hace uso de la descarga de gas para evaporar el material objetivo e ionizar tanto la sustancia evaporada como el gas, y UTILIZA el efecto de aceleración del campo eléctrico para depositar la evaporada Sustancia y sus productos de reacción en la pieza.

 

Tabla 1. Breve análisis de las matrices de recubrimiento de PVD.

Nombre del molde

Tipos de recubrimiento

Material de molde

Material procesado

Usar efecto

herramienta para cortar

Nitruro de titanio

SKD11

Acero inoxidable de 0,5 mm

La esperanza de vida aumentó más de nueve veces.

Metalurgia de polvos morir

Nitruro de cromo

DC53

WC + Co polvo

La esperanza de vida aumentó más de 12 veces

Molde de embutición profunda

Nitruro de titanio de carbono

SKD11

Acero bajo en carbono

Resolver el problema de la tensión de la matriz.

Molde de fundición

Nitruro de cromo aluminio

H13

Aleación de aluminio 6063

Resuelve el problema del material pegajoso.

 


La empresa suiza Hatebur es uno de los proveedores de equipos de troqueles líderes en el mundo. Es la primera compañía en aplicar recubrimiento de nitruro de titanio a través de PVD al troquel de troquel de extrusión en frío. (punta pequeña: en el proceso de extrusión, el método de recubrimiento PVD general de nitruro de titanio solo se puede utilizar a una temperatura inferior a 450 , la temperatura es la fricción de extrusión en frío, el material y la temperatura de la interfaz del molde se han podido lograr; y si desea Utilice la extrusión en caliente para evitar la pérdida del recubrimiento, a menudo por el método CVD, de modo que la temperatura de trabajo puede alcanzar los 800. Además, el uso del método CVD de recubrimiento de carburo de titanio, la temperatura de trabajo puede alcanzar los 950 a 1100 )

 

En noviembre de 2017, el tercer proyecto en el país "Internet +" de la iniciativa innovadora de estudiantes universitarios, el proyecto "originalidad en la nube" de xi 'an jiaotong, ganó la medalla de oro y es considerado por el comité organizador como el proyecto más valioso. empresa, en la actualidad, la empresa comenzó a ser Pre - Una ronda de financiación, tiene la intención de transferir acciones del 10%, principalmente utilizado para el contrato de construcción y construcción de equipo profesional. Se informa, el proyecto "originality cloud tu" iniciado por Xi 'an jiaotong, doctorado universitario Qian Dan después de los 85 años, actualmente se basa en la investigación independiente y el desarrollo de la tecnología de recubrimiento, el equipo de expertos en colegios y universidades y la plataforma de investigación y desarrollo, desarrollado incluyendo titanio. nitruro, titanio nitruro carbono, cromo, cromo nitruro, aluminio, nitruro, tecnología de recubrimiento de PVD de cerámica, que reemplaza el método tradicional de recubrimiento de metal o aleación de recubrimiento, para el molde colocado en una armadura de erizo "suave".

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HIGO. 4 muestra de recubrimiento en la nube artesanal utilizando el método PVD (fuente de la imagen: recubrimiento en la nube artesanal)

 

En general, la aplicación de los materiales tradicionales de matriz de acero o aleación dura ha sido muy madura, pero en algunas condiciones de trabajo más severas, el rendimiento y la vida se enfrentan a grandes desafíos. Como se señaló en la punta, la tecnología tradicional de extrusión en frío es la dirección de extrusión en caliente, en el proceso de extrusión en caliente, porque la temperatura es más alta, el problema de la diferencia de dureza de los materiales tradicionales está cada vez más expuesto, adopta el revestimiento de material cerámico después del rendimiento del material duro, la longevidad, la reducción El reemplazo frecuente del molde, ha logrado mejores beneficios económicos. En contraste, la aplicación de materiales cerámicos reforzados por partículas metálicas en la industria rara vez se informa, principalmente porque el precio del molde de metal cerámico monolítico es todavía muy caro y la predicción de la vida útil está limitada en el laboratorio. Sin embargo, el desarrollo de una matriz cóncava combinada, de modo que el molde tenga una forma más flexible, por la necesidad de enfrentar la alta temperatura y la presión de la parte del molde, puede usarse para fortalecer el material cerámico y el resto de las partes restantes. , todavía se utilizan materiales tradicionales relativamente baratos. Además, la demanda de acero inoxidable, aleación de acero resistente al calor está impulsando el desarrollo de la tecnología de conformación en caliente, frente a la alta resistencia a la deformación, el entorno de procesamiento a alta temperatura, el molde de cerámica de metal todavía es digno de esperar.

 

IKS PVD , fabricación de máquina de revestimiento de PVD moudle , si necesita los detalles de la máquina, comuníquese con: iks.pvd@foxmail.com
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